Analytical study to the Brake Lever in Basic Brake System for Railway Vehicle

A brake lever in a basic railway brake system is an important safety device that delivers braking force from the brake cylinder to the brake pad. The safety guidelines for designing rolling stock only qualitatively describe that the brake lever should have sufficient strength. Each train has a different type of brake lever. One brake lever that was designed with a factor of safety of 1.27 has failed, so the material was changed to increase the strength. Therefore, the stress distribution and weak points of the lever were identified by theoretical analysis. and structural analysis. Different brake lever designs were examined for KTX high-speed trains, which have a split-type structure, as well as for electric locomotives, which use an electric multiple unit (EMU) with a unity-type structure. A fracture test was also done to look at the relationship between the vertical stress and the bending stress during braking. The results were used to find a safety factor to apply to each train and suggest quantitative minimum guidelines. We also looked at changing the unity-type EMU brake lever to the split type under the same conditions and analyzed how much the design change affected the factor of safety.

철도차량용 기초제동장치의 제동레버 강도에 대한 해석적 연구

철도차량에서 기초제동장치의 제동레버는 제동통으로부터 발생되는 작용하중을 받아서 제동패드로 전달하는 중요한 안전장치로 설계 시 높은 안전성이 요구되는 기구이다. 그러나 철도차량의 설계기준인 【철도차량 안전기준에 관한 규칙】에 의하면 충분한 강도를 가져야 한다와 같이 정성적인 기준만을 제시하고 있어 실제 안전율 1.27로 설계된 전기기관차용 제동레버가 절손되어 재질을 바꿔 강도를 높인 적이 있고 또한 철도차량의 종류에 따라 각기 다른 구조의 제동레버를 사용하고 있어 본 논문에서는 분리형 구조로 설계된 고속철도차량과 일체형으로 설계된 전기동차와 전기기관차에 적용된 각각의 제동레버에 대해 이론적 해석, 구조해석을 시행하여 응력분포 및 취약부분을 확인하였다. 또한 제동 시 발생되는 수평응력과 굽힘 응력의 관계를 확인하기 위해 파단시험을 실시하여 제동레버가 굽힘 응력을 많이 받음을 확인하였다. 이와 같은 해석과 실험을 통해 실제 운행 중인 철도차량의 각 제동레버에 적용된 안전율을 확인하였으며, 실제 적용된 안전율을 바탕으로 최소 정량적인 안전율의 기준 값을 제시하였다. 그리고 일체형으로 제작된 전기동차의 제동레버에 대해 동일조건하에 분리형으로 설계 변경하여 구조해석을 시행하여 일체형으로 설계된 제동레버를 분리형으로 설계 변경하였을 경우 안전율 향상에 어느 정도 영향을 미치는지를 분석하였다.